Chuyên đề: ĐÔNG TRÙNG HẠ THẢO – CÔNG DỤNG, XU HƯỚNG SẢN XUẤT VÀ THƯƠNG MẠI

Tên gọi: Đông trùng hạ thảo Chinese caterpillar fungus, còn gọi là trùng thảo, hạ thảo đông trùng hay đông trùng thảo, là một loại đông dược quý có bản chất là dạng ký sinh của loài nấ

-1-

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

  

BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ

Chuyên đề:

ĐÔNG TRÙNG HẠ THẢO – CÔNG DỤNG, XU HƯỚNG

SẢN XUẤT VÀ THƯƠNG MẠI

Biên soạn: Trung tâm Thông tin Khoa học và Công nghệ TP HCM Với sự cộng tác của:

 BS Trần Văn Năm

Phó Viện trưởng, Viện Y dược học Dân tộc TP.HCM

 TS Lê Thị Diệu Trang

Phó Viện trưởng Viện NC Công nghệ Sinh học và Môi trường, Trường

ĐH Nông Lâm TP.HCM

TP.Hồ Chí Minh, 11/2014

MỤC LỤC

I ĐÔNG TRÙNG HẠ THẢO TRONG Y HỌC 4

1 Tổng quan về đông trùng hạ thảo 4

1.1 Tên gọi 4

1.2 Nguồn gốc hình thành 4

1.3 Mô tả 5

1.4 Thành phần 5

2 Tác dụng dược lý của đông trùng hạ thảo theo y học hiện đại 8

2.1 Chống oxy hoá 8

2.2 Tác dụng kháng tế bào ung thư 8

2.3 Tác dụng chống mệt mỏi và stress 8

2.4 Tác dụng trên hệ hô hấp 8

2.5 Tác dụng chống sợi hoá gan 8

2.6 Tác dụng chống sợi hoá phổi 9

2.7 Tác dụng kích thích hệ miễn dịch 9

3 Ứng dụng đông trùng hạ thảo trong lâm sàng 9

II NẤM DƯỢC LIỆU ĐÔNG TRÙNG HẠ THẢO – NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN 10

1 Cordyceps sinensis 10

2 Cordyceps militaris 13

2.1 Đặc điểm 13

2.2 Các nghiên cứu về nuôi cấy Cordyceps militaris 15

3 Các nghiên cứu về đông trùng hạ thảo tại Việt Nam 17

III PHÂN TÍCH XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG ĐÔNG TRÙNG HẠ THẢO TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ 17

1 Tình hình đăng ký bảo hộ sáng chế về đông trùng hạ thảo theo thời gian 17

2 Tình hình đăng ký bảo hộ sáng chế về đông trùng hạ thảo theo quốc gia 18

3 Tình hình đăng ký bảo hộ sáng chế về đông trùng hạ thảo theo bảng phân loại sáng chế quốc tế IPC 20

4 Tình hình đăng ký bảo hộ sáng chế về đông trùng hạ thảo ở 4 quốc gia: Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ 21

5 Giới thiệu một số sáng chế về đông trùng hạ thảo 22

5.1 Sáng chế về nuôi cấy đông trùng hạ thảo 22

5.2 Sáng chế về ứng dụng đông trùng hạ thảo 22

IV SẢN XUẤT ĐÔNG TRÙNG HẠ THẢO (Cordyceps militaris) Ở QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM 23

1 Mục đích thực hiện đề tài nghiên cứu “Sản xuất Đông trùng hạ thảo (Cordyceps militaris)

ở quy mô phòng thí nghiệm” 23

2 Xây dựng quy trình nuôi cấy quả thể 24

2.1 Thời gian bắt đầu hình thành quả thể 24

2.2 Đặc điểm hình thái của quả thể nấm C militaris 25

2.3 Năng suất quả thể sau nuôi cấy 27

3 Đánh giá chất lượng sản phẩm đông trùng hạ thảo 28

3.1 Hàm lượng các nucleoside chỉ thị trong quả thể và sợi nấm phát triển trên giá thể 28

3.2 Hàm lượng đạm tổng số, lipid tổng số và tro tổng số 31

3.3 Hoạt tính kháng oxi hóa 31

4 Kết luận 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

ĐÔNG TRÙNG HẠ THẢO – CÔNG DỤNG, XU HƯỚNG

SẢN XUẤT VÀ THƯƠNG MẠI **************************

I ĐÔNG TRÙNG HẠ THẢO TRONG Y HỌC

1 Tổng quan về đông trùng hạ thảo:

1.1 Tên gọi:

Đông trùng hạ thảo (Chinese caterpillar fungus), còn gọi là trùng thảo, hạ

thảo đông trùng hay đông trùng thảo, là một loại đông dược quý có bản chất là

dạng ký sinh của loài nấm Cordyceps sinensic (thuộc nhóm Ascomycetes) trên cơ thể sâu Hepialus fabricius Phần dược tính của đông trủng hạ thảo đã được chứng minh là do các chất chiết xuất từ nấm Cordyceps sinensic

Tên gọi "đông trùng hạ thảo" là xuất phát từ quan sát thực tế khi thấy vào

mùa hè nấm Cordyceps sinensic mọc chồi từ đầu con sâu nhô lên khỏi mặt đất

Vào mùa đông thì nhìn cặp cá thể này giống con sâu (côn trùng), còn đến mùa hè thì chúng trông giống một loài thực vật (thảo mộc) hơn

Riêng tên “Đông trùng hạ thảo” được ghi chép là vị thuốc xuất hiện lần đầu tiên trong cuốn “Bản thảo cương mục” vào đời nhà Minh của danh y Lý thời Trân (năm 1575), Đông Trùng Hạ Thảo được xếp ngang với nhân sâm về công năng chữa bệnh – thuộc vào loại toàn diện nhất

1.2 Nguồn gốc hình thành:

Đông trùng hạ thảo là hiện tượng loài sâu thuộc chi Hepialus trong tổng Họ Lepidoptera (Cánh bướm) bị kí sinh bởi một loài nấm túi có tên khoa học là Cordyceps sinensis (Berk.) thuộc tổng Họ Ascomycetes (Nang Khuẩn) Thường gặp nhất là sâu non của loài Hepialus Fabricius hoặc Hepialus Armoricanus Ngoài ra còn 40 loài khác thuộc chi Hepialus cũng có thể bị Cordyceps sinensis

ký sinh Các loài nấm này phân bố rộng ở châu Á và châu Úc với trung tâm đa dạng là vùng Đông Á, đó là các vùng cao nguyên cao hơn mặt biển từ 4000 đến 5000m như: Tây Tạng, Tứ Xuyên, Thanh Hi, Cam Túc, Vân Nam

Chu trình sống của Cordyceps:

 Cordyceps thuộc họ nấm, nó ký sinh trên thân của côn trùng Mùa Đông, nấm ký sinh vào côn trùng, phát triển thành hệ sợi nấm (đây là giai đoạn vô tính), sử dụng nguồn dinh dưỡng từ cơ thể côn trùng và giết chết côn trùng

 Mùa hạ, sợi nấm vô tính chuyển sang giai đoạn hữu tính, hình thành cây nấm là cơ quan chứa bào tử vô tính và nhú lên khỏi mặt đất nhưng gốc vẫn dính liền vào thân sâu

1.3 Mô tả

Chi nấm Cordyceps có tới hơn 600 loài khác nhau Tuy nhiên cho đến nay người ta mới chỉ nghiên cứu nhiều nhất được về 2 loài Cordyceps sinensis (Berk.) Sacc và Cordyceps militaris (L ex Fr.) Link Từ năm 1964, chỉ có loại Cordyceps sinensis được coi là dược liệu có trong dược điển C sinensis

Đông trùng hạ thảo khi còn sống, người ta có thể trông rõ hình con sâu, với đuôi là một cành nhỏ, mọc lá Khi sấy khô, nó có mùi tanh như cá, đốt lên có mùi thơm Phần "lá" hình dạng giống ngón tay, dài khoảng 4 - 11cm do sợi nấm mọc dính liền vào đầu sâu non mà thành Đầu sâu non giống như con tằm, dài chừng 3-5 cm, đường kính khoảng 0,3 - 0,8 cm Bên ngoài có màu vàng sẫm hoặc nâu vàng với khoảng 20-30 vằn khía, vằn khía ở gần đầu nhỏ hơn Phần đầu

có màu nâu đỏ, đuôi giống như đuôi con tằm, có tất cả 8 cặp chân, nhưng 4 đôi ở giữa là rõ nhất Chất đệm nấm hình que cong mọc ra từ mình sâu non, dài hơn sâu non một chút Sâu non dễ bẻ gãy, ruột bên trong căng đầy, màu trắng hơi vàng; chất đệm nấm khá dai và bên trong ruột hơi rỗng, có màu trắng ngà

1.4 Thành phần

Các phân tích hoá học cho thấy trong sinh khối (biomass) của đông trùng hạ thảo có 17 đến 19 loại acid amin khác nhau, có D-mannitol, có lipid, có nhiều nguyên tố vi lượng (Na, K, Ca, Mg, Al, Mn, Cu, Zn, Bo, Fe trong đó cao nhất

là phospho) Quan trọng hơn là trong sinh khối đông trùng hạ thảo có nhiều chất

hoạt động sinh học mà các nhà khoa học đang khám phá dần, nhờ tiến bộ của ngành hoá học các hợp chất tự nhiên

Nhiều hoạt chất trong đông trùng hạ thảo có giá trị dược liệu thần kỳ Trong

đó phải kể đến là cordiceptic acid, cordycepin, adenosine, adenosine Đáng chú ý hơn cả là nhóm hoạt chất HEAA ( Hydroxy-Ethyl-Adenosine- Analogs)

hydroxyethyl-Đông trùng hạ thảo còn chứa nhiều loại vitamin (trong 100g đông trùng hạ thảo có 0,12 g vitamin B12; 19 mg vitamin A; 116,03 mg vitamin C, ngoài ra còn có vitamin B2 (riboflavin), vitamin E, vitamin K ), ngoài ra còn có khoảng

25 - 30 % protein, 8% chất béo và đường mannitol

Theo Holiday và Cleaver (2004), đông trùng hạ thảo đã được sử dụng như một loại “thần dược” từ những năm 620 sau CN, vào thời nhà Đường ở Trung Quốc (618-907)

đông trùng hạ thảo

ử

Năm 1994, Trung Quốc đã chính thức xếp loại đông trùng hạ thảo như một dược phẩm Sau đó, đông trùng hạ thảo được sử dụng rất nhiều khi dịch SARS xuất hiện ở Trung Quốc vào năm 2003

Gần đây, đông trùng hạ thảo được chứng minh có tác dụng trong điều trị các bệnh về tim mạch, hô hấp, gan, thận, ức chế sự hình thành khối u, …(Chen et al., 2006; Kuo, Sua, Yang, Huang, & Chen, 2006; Wang & Shiao, 2000)

Giá sản phẩm:

 Năm 2004: 10.000 USD/kg tại Trung Quốc

 Năm 2008: 75.000 USD/kg tại Mỹ price (Holiday và Cleaver, 2008)

Bảng: Các hợp chất hoạt tính sinh học được phân lập từ Cordyceps sp

3 N-acetylgalactosamine Kawaguchi et al (1986)

5 Ergosterol and ergosteryl esters Yuan et al (2007)

exopolysaccharide

Yu et al (2007, 2009), Xiao et

al (2010), Yan et al (2010)

11 Macrolides (C10H14O4) Rukachaisirikul et al (2004)

12 Cicadapeptins and myriocin Krasnoff et al (2005)

16 Cordyheptapeptide Rukachaisirikul et al (2006)

2 Tác dụng dược lý của đông trùng hạ thảo theo y học hiện đại:

2.1 Chống oxy hoá:

Trên thực nghiệm: dịch chiết bằng nước và rượu, cả cordyceps tự nhiên và nuôi cấy cho thấy tác dụng chống oxy hoá:

 Ức chế khả năng oxy hoá acid linoleic

 Khử hoạt tính của chất 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl (DDPH), hydrogen peroxide, gốc tự do hydroxyl, anion superoxide, hoạt tính bắt giữ kim loại

 Poly phenolic và flavonoid có trong Cordyceps là chất anti oxidants

2.2 Tác dụng kháng tế bào ung thư:

Nghiên cứu trên các loại tế bào ung thư khác nhau như: hạch, gan, đại tràng, tuyến tiền liệt, và vú, cho thấy dịch chiết rượu từ cordyceps có tác dụng chống tăng sinh của các loại tế bào ung thư này

Một nghiên cứu khác cho thấy cordyceps ức chế tăng sinh tế bào ung thư đại tràng qua con đường ức chế sự thoái giáng của chất I-kappa B-alpha trong tế bào và ức chế hoạt tính của NF-Kappa B

2.3 Tác dụng chống mệt mỏi và stress:

Dịch chiết bằng nước nóng của Cordyceps sinensis có tác dụng chống mệt mỏi và stress trên chuột ICR và chuột Sprague-Dawly

2.4 Tác dụng trên hệ hô hấp:

Dịch chiết bằng cồn cho kết quả:

 Ức chế sự tăng sinh những tế bào BALF (Bronchoalveolar lavage fluids) được hoạt hóa bởi lipopolysaccharide (LPS),

 Ức chế sự sản xuất IL-1 beta, IL-6, IL-8, IL-10 và INF – alpha trên BALF

2.5 Tác dụng chống sợi hoá gan:

Trên mô hình chuột Sprague –Dawly, gây sợi hóa gan bằng Dimethyl nitrosamine, cho uống Cordyceps sinensis, kết quả cho thấy giảm đáng kể sợi hóa ở gan, bởi nó thúc đẩy sự thoái giáng chất collagen như Hydroxyproline, ức chế metalloproteinase – 2 ở mô, collagen loại IV và loại I

2.6 Tác dụng chống sợi hoá phổi:

Nghiên cứu được thực hiện trên người bệnh SARS đã phục hồi, chia 2 nhóm:

- Nhóm thử: 16 người (4 nam và 12 nữ); tuổi trung bình 34,3 tuổi; cho uống 3 gr Cordyceps mỗi ngày

- Nhóm chứng: 15 người, được chăm sóc bằng y học hiện đại

- Kết quả đánh giá bằng chụp CT scanner phổi, xét nghiệm Serum soluble Interleukin – 2 Receptor (SIL – 2R): nhóm thử thuốc cải thiện tốt trên CT-scanner và giảm nồng độ SIL – 2R, trong khi nhóm chứng không có được kết quả này

2.7 Tác dụng kích thích hệ miễn dịch:

Tính chất điều hòa hệ miễn dịch của polysaccharides từ cordyceps sinensis

đã được khảo qua xét nghiệm máu ngoại vi

Kết quả: dịch chiết có khả năng gây sản xuất yếu tố hoại tử bướu alpha (TNF-alpha), Interleukin (IL) -6, và IL-10

3 Ứng dụng đông trùng hạ thảo trong lâm sàng:

Đông trùng hạ thảo được dùng để điều trị ho, viêm phế quản mạn tính, bệnh

ở thận, tiểu đêm, suy nhược sinh dục nam, thiếu máu, tăng cholesterol, rối loạn chức năng gan, mệt mỏi, ù tai, sụt cân…

Tăng chức năng hệ miễn dịch, tăng lực cho vận động viên, chống lão hoá sớm, cải thiện chức năng gan với người viêm gan siêu vi B

Một số người dùng đông trùng hạ thảo như một “adaptogen” để tăng thể lực

và chống mệt mỏi

Trên hệ tim mạch: đông trùng hạ thảo tốt cho hoạt động của tim và mạch máu, điều hoà nhịp tim, hạ cholesterol máu, ức chế kết tụ tiểu cầu, có tác dụng chống viêm, cải thiện tuần hoàn bàng hệ

Myriocin và thermozymocidin (1 acid amin không điển hình) ức chế hữu hiệu serine palmitoyltransferase, chất hình thành trong giai đoạn đầu của sự sinh tổng hợp sphingosin (Zhao et al., 2013)

Myriocin có tác dụng ức chế miễn dịch (immunosuppressant) gấp 10-100 lần cyclosporine

II NẤM DƯỢC LIỆU ĐÔNG TRÙNG HẠ THẢO – NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN

Hiện nay, có khoảng 680 loài nấm thuộc chi Cordyceps (Holliday, Cleaver, & Wasser, 2005)

Hai loài nấm đông trùng hạ thảo được sử dụng lâu đời trong y học cổ truyền Trung Quốc là Cordyceps sinensis (tên khác: Ophiocordyceps sinensis) và Cordyceps militaris

Hàng ngàn công trình nghiên cứu từ các trường đại học và các viện nghiên cứu đã được thực hiện từ rất lâu và chủ yếu tập trung vào hai loài đông trùng hạ thảo có giá trị dược liệ

Cordyceps sinensis ( tên khác: Ophiocordyceps sinensis) là loài ký sinh trên

ấu trùng côn trùng và phân bố chủ yếu ở Tibet, các vùng đồng cỏ ở Nepal, Bhutan

và Bắc Ấn độ nơi có độ cao 3500-5000m so với mực nước biển

Hình: Cordyceps sinensis (Shashidhar và ctv, 2013)

Hình: Cordyceps sinensis (Holliday và Cleaver, 2004)

 Phần thân ấu trùng có vàng hay vàng nâu

 Khi quả thể phát triển thành thục sẽ hình thành bào tử, các bào tử này dễ dàng rời khỏi túi bào tử và phát tán theo gió hoặc rơi xuống đất

Tuy nhiên, cho đến nay, việc nuôi cấy và sản xuất Cordyceps sinensis chỉ

dừng lại ở mức độ sản xuất hệ sợi nấm

Các nhà nghiên cứu trên thế giới chưa thành công trong việc tạo ra quả thể của

Cordyceps sinensis trong điều kiện nuôi cấy nhân tạo

Cordyceps sinensis tìm thấy trên đồng cỏ ở độ cao 4200m trên mực nước biển tại Tibet (Daniel Winkler, 2010)

2 Cordyceps militaris

2.1 Đặc điểm:

Cordyceps militaris dễ dàng hình thành quả thể trong môi trường nuôi cấy

nhân tạo

Giá trị dược liệu cao, hoạt chất Cordycepin trong Cordyceps militaris cao hơn

so với Cordyceps sinensis Cordycepin được chứng minh là có khả năng kháng ung

thư, kháng oxy hóa, kháng viêm, tăng cường hoạt động hệ miễn dịch, gan, thận… (Tuli và ctv 2014)

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện nhằm tìm ra các đặc điểm về di truyền học, nhu cầu về dinh dưỡng và môi trường phát triển, các đặc tính dược liệu và sinh

hóa của Cordyceps militaris

1867, 1887; Shanor 1936; Müller-Kögler 1965; Leatherdale 1970)

 Nghiên cứu sản xuất quả thể

1982)

Cordyceps militaris :

 Kingdom: Fungi

 Phylum: Ascomycota

2.2 Các nghiên cứu về nuôi cấy Cordyceps militaris:

2.2.1 Nguồn dinh dưỡng:

Cordyceps militaris là các loại côn

có thể được sử dụng để nuôi cấy Cordyceps militaris

-2.2.3 Yếu tố môi trường tác động đến việc nuôi cấy:

25o18-22o

-

Các báo cáo khoa học về Cordyceps tại Việt Nam còn rất ít và còn khá sơ khai

so với khối lượng nghiên cứu đồ sộ trên thế giới

Nghiên cứu về các đặc điểm sinh học của hệ sợi nấm C militaris trong các

môi trường nuôi cấy cơ bản được thực hiện bởi Phạm Quang Thu và ctv (2012) Nhóm tác giả Trương Bình Nguyên, Đinh Minh Hiệp, Lê Huyền Ái Thúy và ctv, (2010) tập trung vào các nghiên cứu phát hiện các chủng nấm Cordyceps bản địa tại vùng cao nguyên Langbian, Lâm Đồng và khảo sát một số hoạt tính sinh học của các loài nấm này

Năm 2012-2014, Viện nghiên cứu Công nghệ sinh học – môi trường, trường

ĐH Nông Lâm thực hiện đề tài NCKH cấp Bộ về xây dựng quy trình nuôi cấy đông trùng hạ thảo qui mô phòng thí nghiệm

Năm 2013, nhóm nghiên cứu của Viện Nghiên cứu công nghệ sinh học và môi trường, trường Đại học Nông Lâm TP.HCM (Lê Thị Diệu Trang, Lê Phước Thọ, Trần Công Sơn và Nguyễn Thị Ngọc Anh) báo cáo công trình nghiên cứu “Sản xuất đông trùng hạ thảo Cordyceps sp quy mô phòng thí nghiệm” trong cuộc thi Eureka 2013 của Thành Đoàn TP.HCM

Nhóm tác giả Lê Thị Diệu Trang, Trần Công Sơn, Lê Phước Thọ, Nguyễn Thị

Ngọc Anh (2013) đã công bố các kết quả xây dựng quy trình nuôi cấy C sinensis,

đánh giá tính kháng oxy hóa và hàm lượng adenosin trên tạp chí khoa học kỹ thuật Nông Lâm nghiệp của Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM

Gần đây, trong Hội nghị nấm học tổ chức tại Trung tâm Công nghệ sinh học TP.HCM (11/2014), một số công trình của các nhóm tác giả Vũ Xuân Tạo và ctv, Phạm Nguyễn Duy Bình và Phan Kim Ngọc đã công bố kết quả nghiên cứu về các

yếu tố môi trường tác động đến sự sinh trưởng của C militaris; Võ Thị Xuyến và ctv nghiên cứu tối ưu hóa môi trường nuôi cấy C pseudomilitaris

III PHÂN TÍCH XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG ĐÔNG TRÙNG HẠ THẢO TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ

Đông trùng hạ thảo được biết đến là một loại thảo dược quý hiếm có nhiều hoạt chất sinh học giúp tăng cường sức khỏe cho con người